固态电池是氢燃料电池吗

问题描述

精选答案

固态电池不是氢燃料电池，固态锂电池技术是目前车用动力电池取得能量密度突破的重要方向。

固态电池具备离子电导率高、机械强度高以及能量密度高等优势，受益于国内锂电池领域原有的技术积累和产业资源，可实现批量化生产且成本较低。固态电池在安全性与能量密度方面具备很大潜力，但是还需开展大量的研究工作改善电极/电解质界面、固体电解质加工以及化学稳定性等问题，弥补其低温条件下续驶里程锐减、充电困难、温控系统能效高等缺陷。目前商用的锂离子电池，主要问题在于使用液态/胶状电解质，电化学窗口有限，难以兼容金属锂负极和新研发的高电势正极材料，从而使能量密度上升存在瓶颈。而在安全层面，这样的架构还会造成短路引燃、离子浓度差增大电池内阻、电极材料持续消耗等问题。同时固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题、无需隔膜隔开正负极、阻止锂枝晶的生长，从根本上避免了电池的短路现象，能够应用更多的负极材料，正因为它具有高的离子电导率和机械强度、宽的电化学稳定窗口和工作温度区间，能够实现高能量密度、高功率密度和高安全。这样看来，固态电池是不是就完美了呢？事实上远非如此。目前具有潜力的固态电解质材料可以分为聚合物、硫化物和氧化物，然而不同的材质与不同的排列组合化学性能差异很大，有的充电速度快，有的能量密度高，各有所长又各有所短，很难做到一种材料解决所有的问题。氢燃料电池作为另一个发展分支同样深受业界推崇。氢燃料电池具有重量轻、寿命长、能量密度高、补给时间短、续航里程更长以及不受环境影响等特点。但其关键部件质子交换膜、催化剂、双极板等核心技术长期被国外垄断，严重制约产业发展，而且国内尚未形成制氢、储氢、加氢充分配套的氢能生态链，氢能基础设施建设不足，短期内难以大范围推广。理论上来说，氢拥有比电和油高得多的能量密度，当然这是指利用氢气发电而非直接燃烧氢气。而且一次加氢只需要几分钟，续驶里程达到500-700km，在使用过程中只排放水，没有其它任何废气，是完全的零排放。然而看起来无比美好的燃料电池汽车要真正大规模商业化普及，有三个关键问题需要解决：燃料电池的寿命、燃料电池的成本、氢气的成本。概括起来就是要有一套能够使产业链上各个环节都能够实现盈利的商业模式。